曲阜师范大学：电子信息工程专业《单片机原理》课程教学大纲

“单片机原理与应用”课程教学大纲教研室主任：黄勇坚执笔人：张景虎一、课程基本信息开课单位：物理工程学院课程名称：单片机原理与应用课程编号：072216英文名称：PrincipleandApplicationofMCU课程类型：专业基础课总学时：70理论学时：54实验学时：16学分：4开设专业：电子信息工程、通信工程先修课程：模拟电路、数字电路、C语言程序设计、微机原理与接口技术二、课程任务目标（一）课程任务单片机原理及应用是一门工科电子信息工程、通信工程类基础必修课程。本课程主要以MCS-51系列单片机为例，讲述了单片机的内部结构、工作原理、系统扩展和常用的外部接口设备，重点使用C语言编程，结合Proteus硬件仿真，使学生在理论和实践上掌握单片机系统的基本结构，具有单片机系统编程和设计的基本技能和初步应用开发能力。（二）课程目标在学完本课程之后，学生能够：1.掌握51单片机的内部结构及工作原理：2.掌握KeilC51和Proteus的使用方法；3.掌握51单片机的中断系统、定时器/计数器和串行口的结构、工作原理和编程方法：4.掌握独立键盘和矩阵键盘的识别方法：5.掌握常用输出设备发光二极管、数码管、1602液晶、直流电机和步进电机的使用方法；6.掌握单片机系统扩展的方法：7.掌握常用外围接口芯片的使用方法。三、教学内容和要求（一）理论教学的内容及要求1

1 “单片机原理与应用”课程教学大纲 教研室主任：黄勇坚 执笔人：张景虎 一、课程基本信息 开课单位：物理工程学院 课程名称：单片机原理与应用 课程编号：072216 英文名称：Principle and Application of MCU 课程类型：专业基础课 总 学 时：70 理论学时：54 实验学时：16 学 分：4 开设专业：电子信息工程、通信工程 先修课程：模拟电路、数字电路、C 语言程序设计、微机原理与接口技术 二、课程任务目标 （一）课程任务 单片机原理及应用是一门工科电子信息工程、通信工程类基础必修课程。本课程主要以 MCS-51 系列单片机为例，讲述了单片机的内部结构、工作原理、系统扩展和常用的外部接口设备，重点使 用 C 语言编程，结合 Proteus 硬件仿真，使学生在理论和实践上掌握单片机系统的基本结构，具有单 片机系统编程和设计的基本技能和初步应用开发能力。 （二）课程目标 在学完本课程之后，学生能够： 1.掌握 51 单片机的内部结构及工作原理； 2.掌握 Keil C51 和 Proteus 的使用方法； 3.掌握 51 单片机的中断系统、定时器/计数器和串行口的结构、工作原理和编程方法； 4.掌握独立键盘和矩阵键盘的识别方法； 5.掌握常用输出设备发光二极管、数码管、1602 液晶、直流电机和步进电机的使用方法； 6.掌握单片机系统扩展的方法； 7.掌握常用外围接口芯片的使用方法。 三、教学内容和要求 （一）理论教学的内容及要求

第一章51单片机基础知识本章重点为51单片机的基本组成结构及引脚，难点为51单片机内部结构。第一节单片机概述1．了解单片机的发展历史；2．了解51系列单片机的种类；3．了解单片机的应用范围；第二节51单片机功能及引脚1.了解51单片机的内部组成；2.了解单片机引脚及功能；第三节51单片机内部结构1.掌握51单片机的CPU结构：2.理解51单片机存储器结构；3.理解51单片机I/0端口结构；4．了解定时器/计数器和中断系统；第四节51单片机工作方式1.理解51单片机的复位方式；2．了解程序执行方式；第五节51单片机工作时序1理解时钟电路；2.理解机器周期和指令周期；3.了解指令的执行时序；第二章51单片机的指令系统与汇编语言编程本章重点为51单片机的指令系统，难点为汇编语言编程方法。第一节51单片机的寻址方式与指令系统理解51单片机的寻址方式与指令系统第二节汇编语言编程理解汇编语言的结构与编程方法；第三章KeilC51软件使用及调试本章重点为Keil C51使用方法。1．了解KeilC51的安装及启动；2.了解KeilC51工作环境；2

2 第一章 51 单片机基础知识 本章重点为 51 单片机的基本组成结构及引脚，难点为 51 单片机内部结构。 第一节 单片机概述 1． 了解单片机的发展历史； 2． 了解 51 系列单片机的种类； 3． 了解单片机的应用范围； 第二节 51 单片机功能及引脚 1．了解 51 单片机的内部组成； 2．了解单片机引脚及功能； 第三节 51 单片机内部结构 1. 掌握 51 单片机的 CPU 结构； 2. 理解 51 单片机存储器结构； 3. 理解 51 单片机 I/O 端口结构； 4. 了解定时器/计数器和中断系统； 第四节 51 单片机工作方式 1. 理解 51 单片机的复位方式； 2. 了解程序执行方式； 第五节 51 单片机工作时序 1. 理解时钟电路； 2. 理解机器周期和指令周期； 3. 了解指令的执行时序； 第二章 51 单片机的指令系统与汇编语言编程 本章重点为 51 单片机的指令系统，难点为汇编语言编程方法。 第一节 51 单片机的寻址方式与指令系统 理解 51 单片机的寻址方式与指令系统； 第二节 汇编语言编程 理解汇编语言的结构与编程方法； 第三章 Keil C51 软件使用及调试 本章重点为 Keil C51 使用方法。 1. 了解 Keil C51 的安装及启动； 2. 了解 Keil C51 工作环境；

3．掌握Kei1C51中项目的创建、编译、连接和调试方法；4.掌握51单片机的C语言编程方法：第四章Proteus电子仿真软件的使用本章重点为Proteus电子仿真软件的使用方法。1．了解Proteus软件的安装、启动和界面组成；2.掌握在Proteus中设计单片机系统电路图；3.掌握Proteus与Keil联合调试程序的方法第五章并行I/0端口本章重点和难点为PO、P1、P2和P3四个并行端口的电路结构与使用方法。第一节并行I/0端口的基本概念1.了解I/0端口的作用、编址方式；2．了解I/0端口4种数据传送方式；3.理解PO、P1、P2和P3口的结构特点；第二节并行I/0口的应用1.理解PO、P1、P2和P3的应用特点与要求；2．了解并行口的扩展方法；第三节输入/输出电路设计了解常用输入/输出电路使用方法：第六章中断系统本章重点为51单片机中断系统结构及使用方法，难点为中断嵌套的用法。第一节中断概述理解中断的概念；第二节51单片机中断系统结构1.掌握51单片机中断系统结构；2．掌握51单片机中断编程方法；3.理解中断优先级的概念及设置方法；4．理解中断响应过程；5．了解外部中断扩展方法；第七章定时器/计数器本章重点为51单片机定时器/计数器的工作原理与使用方法，难点为定时器的编程方法。第一节定时器/计数器的结构与工作原理3

3 3. 掌握 Keil C51 中项目的创建、编译、连接和调试方法； 4. 掌握 51 单片机的 C 语言编程方法； 第四章 Proteus 电子仿真软件的使用 本章重点为 Proteus 电子仿真软件的使用方法。 1． 了解 Proteus 软件的安装、启动和界面组成； 2. 掌握在 Proteus 中设计单片机系统电路图； 3. 掌握 Proteus 与 Keil 联合调试程序的方法； 第五章 并行 I/O 端口 本章重点和难点为 P0、P1、P2 和 P3 四个并行端口的电路结构与使用方法。 第一节 并行 I/O 端口的基本概念 1. 了解 I/O 端口的作用、编址方式； 2. 了解 I/O 端口 4 种数据传送方式； 3. 理解 P0、P1、P2 和 P3 口的结构特点； 第二节 并行 I/O 口的应用 1. 理解 P0、P1、P2 和 P3 的应用特点与要求； 2. 了解并行口的扩展方法； 第三节 输入/输出电路设计 了解常用输入/输出电路使用方法； 第六章 中断系统 本章重点为 51 单片机中断系统结构及使用方法，难点为中断嵌套的用法。 第一节 中断概述 理解中断的概念； 第二节 51 单片机中断系统结构 1. 掌握 51 单片机中断系统结构； 2. 掌握 51 单片机中断编程方法； 3. 理解中断优先级的概念及设置方法； 4. 理解中断响应过程； 5. 了解外部中断扩展方法； 第七章 定时器/计数器 本章重点为 51 单片机定时器/计数器的工作原理与使用方法，难点为定时器的编程方法。 第一节 定时器/计数器的结构与工作原理

理解51单片机定时器/计数器的内部结构与工作原理：第二节定时器/计数器的工作方式1.掌握定时器/计数器的4种工作方式的使用2．了解52单片机的定时/计数器2的结构及使用；第三节定时器/计数器的使用掌握定时器/计数器的编程方法；第八章串行通信接口本章重点为51单片机串行接口使用方法，难点为波特率的计算。第一节串行通信方式简介了解串行通信的概念；第二节51单片机的串行通信1.理解串口接口数据传送方式：2.理解串行接口寄存器；3.掌握串行口的工作方式和波特率的计算：第三节RS-232标准和应用1．了解RS-232接口标准和简单应用；2．了解串口多机通信简单应用；第九章键盘输入本章重点与难点为矩阵键盘结构与按键识别方法。第一节按键在单片机中的应用了解按键的分类及应用：第二节矩阵式键盘的按键识别方法掌握矩阵式键盘的按键识别方法：第三节按键去抖1.理解按键抖动原理及去抖措施：2.掌握独立按键与矩阵键盘的应用：第十章输出设备本章重点为数码管、LCD1602液晶显示器、直流电机与步进电机的使用方法，难点为步进电机的编程控制方法。第一节发光二极管1.了解发光二极管的基础知识；4

4 理解 51 单片机定时器/计数器的内部结构与工作原理； 第二节 定时器/计数器的工作方式 1. 掌握定时器/计数器的 4 种工作方式的使用； 2. 了解 52 单片机的定时/计数器 2 的结构及使用； 第三节 定时器/计数器的使用 掌握定时器/计数器的编程方法； 第八章 串行通信接口 本章重点为 51 单片机串行接口使用方法，难点为波特率的计算。 第一节 串行通信方式简介 了解串行通信的概念； 第二节 51 单片机的串行通信 1. 理解串口接口数据传送方式； 2. 理解串行接口寄存器； 3. 掌握串行口的工作方式和波特率的计算； 第三节 RS-232 标准和应用 1. 了解 RS-232 接口标准和简单应用； 2. 了解串口多机通信简单应用； 第九章 键盘输入 本章重点与难点为矩阵键盘结构与按键识别方法。 第一节 按键在单片机中的应用 了解按键的分类及应用； 第二节 矩阵式键盘的按键识别方法 掌握矩阵式键盘的按键识别方法； 第三节 按键去抖 1. 理解按键抖动原理及去抖措施； 2. 掌握独立按键与矩阵键盘的应用； 第十章 输出设备 本章重点为数码管、LCD1602 液晶显示器、直流电机与步进电机的使用方法，难点为步进电机的 编程控制方法。 第一节 发光二极管 1. 了解发光二极管的基础知识；

2.掌握流水灯的应用：第二节数码管1.了解7段数码管和8段数码管的结构和工作原理；2.掌握数码管的静态驱动方式；3.掌握数码管的动态扫描驱动方式：第三节SMC1602液晶显示器1.了解液晶显示器的结构和工作原理；2.掌握字符型液晶显示器1602的使用方法：3.了解图形点阵液晶12864的使用方法；第四节直流电机1.了解直流电机的结构及工作原理：2.掌握直流电机的使用控制方法：第五节步进电机1.了解步进电机的内部结构及工作原理；2．掌握步进电机的使用控制方法；第六节频率测量控制理解连续脉冲波的频率测量方法；第七节PWM调制控制1.了解PWM的概念：2.理解PWM控制直流电机转速的原理；第十一章单片机系统扩展本章重点为单片机存储器扩展的方法。1.了解单片机系统扩展的概念和方法：2.理解8255A在系统扩展中的应用；3.理解存储器扩展的原理及编址方法；第十二章A/D转换与D/A转换本章重点为A/D转换与D/A转换的基本原理、DAC0832与ADC0809的使用方法，难点为A/D转换与D/A转换的基本原理。第一节D/A转换1.了解D/A转换器的基本原理；2.掌握D/A转换器DAC0832的结构及使用方法：5

5 2. 掌握流水灯的应用； 第二节 数码管 1. 了解 7 段数码管和 8 段数码管的结构和工作原理； 2. 掌握数码管的静态驱动方式； 3. 掌握数码管的动态扫描驱动方式； 第三节 SMC1602 液晶显示器 1. 了解液晶显示器的结构和工作原理； 2. 掌握字符型液晶显示器 1602 的使用方法； 3. 了解图形点阵液晶 12864 的使用方法； 第四节 直流电机 1. 了解直流电机的结构及工作原理； 2. 掌握直流电机的使用控制方法； 第五节 步进电机 1. 了解步进电机的内部结构及工作原理； 2. 掌握步进电机的使用控制方法； 第六节 频率测量控制 理解连续脉冲波的频率测量方法； 第七节 PWM 调制控制 1. 了解 PWM 的概念； 2. 理解 PWM 控制直流电机转速的原理； 第十一章 单片机系统扩展 本章重点为单片机存储器扩展的方法。 1. 了解单片机系统扩展的概念和方法； 2．理解 8255A 在系统扩展中的应用； 3. 理解存储器扩展的原理及编址方法； 第十二章 A/D 转换与 D/A 转换 本章重点为 A/D 转换与 D/A 转换的基本原理、DAC0832 与 ADC0809 的使用方法，难点为 A/D 转换 与 D/A 转换的基本原理。 第一节 D/A 转换 1. 了解 D/A 转换器的基本原理； 2. 掌握 D/A 转换器 DAC0832 的结构及使用方法；

第二节A/D转换1.了解A/D转换器的基本原理；2.掌握A/D转换器ADC0809的结构及使用方法；（二）实践教学的内容及要求1.实验环境的使用理解Kei1C51集成开发环境的基本操作，掌握简单C51和汇编程序的编写、调试，掌握Proteus仿真软件的基本使用方法和技巧。2.流水灯控制掌握KeilC51软件与Proteus软件联合仿真调试的方法；掌握如何用程序与查表方法实现流水效果，理解按键去抖原理及处理方法。3.工业顺序控制掌握工业顺序控制程序的简单编程和中断的使用。4.键盘接口实验理解单片机键盘接口电路，掌握单片机键盘扫描原理，理解键盘的去抖原理及处理方法。5.数码管动态扫描显示实验掌握单片机对数码管的动态显示控制方式，掌握定时器的基本应用及编程方法。6LCM1602液晶显示器实验理解LCM1602液晶模块显示西文的原理及使用方法，掌握用8位数据模式驱动1602液晶的C语言编程方法，掌握用LCM1602液晶模块显示数字的C语言编程方法。7.步进电机控制实验理解步进电机的工作原理及控制方法，掌握步进电机控制的不同编程方法。8.A/D转换与D/A转换实验理解A/D转换器与D/A转换器的工作原理，掌握DAC0832与ADC0809的使用及编程方法。四、学时分配各教学环节学时分配章次小讨讲茶上习课备注计论外授机题验66第一章51单片机基础知识第二章51单片机的指令系统与汇编6语言编程352第三章KeilC51软件使用及调试6

6 第二节 A/D 转换 1. 了解 A/D 转换器的基本原理； 2. 掌握 A/D 转换器 ADC0809 的结构及使用方法； （二）实践教学的内容及要求 1．实验环境的使用 理解 Keil C51 集成开发环境的基本操作，掌握简单 C51 和汇编程序的编写、调试，掌握 Proteus 仿真软件的基本使用方法和技巧。 2. 流水灯控制 掌握 Keil C51 软件与 Proteus 软件联合仿真调试的方法；掌握如何用程序与查表方法实现流水 效果，理解按键去抖原理及处理方法。 3. 工业顺序控制 掌握工业顺序控制程序的简单编程和中断的使用。 4. 键盘接口实验 理解单片机键盘接口电路，掌握单片机键盘扫描原理，理解键盘的去抖原理及处理方法。 5. 数码管动态扫描显示实验 掌握单片机对数码管的动态显示控制方式，掌握定时器的基本应用及编程方法。 6. LCM1602 液晶显示器实验 理解 LCM1602 液晶模块显示西文的原理及使用方法，掌握用 8 位数据模式驱动 1602 液晶的 C 语 言编程方法，掌握用 LCM1602 液晶模块显示数字的 C 语言编程方法。 7. 步进电机控制实验 理解步进电机的工作原理及控制方法，掌握步进电机控制的不同编程方法。 8. A/D 转换与 D/A 转换实验 理解 A/D 转换器与 D/A 转换器的工作原理，掌握 DAC0832 与 ADC0809 的使用及编程方法。 四、学时分配 章 次 各教学环节学时分配 小 计 讲 授 实 验 上 机 习 题 讨 论 课 外 备 注 第一章 51 单片机基础知识 6 6 第二章 51 单片机的指令系统与汇编 语言编程 6 6 第三章 Keil C51 软件使用及调试 5 3 2

325第四章Proteus电子仿真软件的使用532第五章并行I/0端口33第六章中断系统33第七章定时器/计数器66第八章串行通信接口532第九章键盘输入6159第十章输出设备33第十一章单片机系统扩展682第十二章A/D转换与D/A转换701654合计五、考核说明本课程考核方法为闭卷考试，成绩评定包括期末考试成绩、期中考试成绩、实验成绩和平时成绩，其中期末考试成绩占60%，期中考试成绩占10%，实验成绩占20%，平时成绩占10%。六、主要教材及教学参考书目（一）主要教材陈海宴《51单片机原理及应用一基于KeilC与Proteus》，北京航空航天大学出版社，2010年（二）主要参考书目1.张毅刚《单片机原理及应用一C51编程+Proteus仿真》，高等教育出版社，2012年2.李全利《单片机原理及应用（C51编程）》，高等教育出版社，2012年7

7 第四章 Proteus 电子仿真软件的使用 5 3 2 第五章并行 I/O 端口 5 3 2 第六章中断系统 3 3 第七章定时器/计数器 3 3 第八章串行通信接口 6 6 第九章键盘输入 5 3 2 第十章输出设备 15 9 6 第十一章单片机系统扩展 3 3 第十二章 A/D 转换与 D/A 转换 8 6 2 合 计 70 54 16 五、考核说明 本课程考核方法为闭卷考试，成绩评定包括期末考试成绩、期中考试成绩、实验成绩和平时成 绩，其中期末考试成绩占 60%，期中考试成绩占 10%，实验成绩占 20%，平时成绩占 10%。 六、主要教材及教学参考书目 （一）主要教材 陈海宴 《51 单片机原理及应用—基于 Keil C 与 Proteus》，北京航空航天大学出版社，2010 年 （二）主要参考书目 1．张毅刚 《单片机原理及应用—C51 编程+Proteus 仿真》，高等教育出版社，2012 年 2．李全利 《单片机原理及应用（C51 编程）》，高等教育出版社，2012 年